SU1376216A1 - Ультразвуковой генератор - Google Patents

Abstract

Изобретение м.б.использовано в устр-вах питани  ультразвуковых излучателей . Цель изобретени  - повышение надежности путем ограничени  тока нагрузки. Устр-во содержит силовые транзисторные ключи 1 и 2, коммутирующие диоды 3 и 4,источник 5 питани , источник 6 подмагничива- ни , дроссель 7, нагрузку 8, регулируемый по частоте и скважности задающий г -р 9, двухвходовые коммутаторы 10 и II тока, согласующий тр-р 12, источники 13 и 14 смещени . Вновь введены тр-р 15 тока, содержащий 1-ю и 2-ю входные обмотки 18, 19 и выходную обмотку 20, датчик 16 перегрузки, содержащий резистор 21, диодную цепь 22 размагничивани , выпр мительный диод 23, и управл емый транзисторный ключ 17. 2 ил. (Л

Description

V-Aw

со

Од to

О)

.А

1г

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике и может быть использовано в устройствах питани  ультразвуковых излучателей.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности путем ограничени  тока нагрузки.

На фиг.1 представлена принципиальна  электрическа  схема ультразвуко- Ю вого генератора; на фиг.2 - временные диаграммы работы генератора.

Ультразвуковой генератор содержит первый 1 и второй 2 силовые транзисторные ключи, коммутирующие диоды 15 3 и 4, источник 5 питани , источник- 6 подмагничивани , дроссель 7, нагрузку 8, регулируемый по частоте и скважности задающий генератор (ЗГ ) 9, первый 10 и второй 1 двухвходо- 20 вые коммутаторы тока, согласующий трансформатор 12, первый 13 и второй 14 источники смещени , трансформатор 15 тока, датчик 16 перегрузки, управл емый транзисторный ключ 17, при этом трансформатор 15 тока содержит первую 18 и вторую 19 входные обмотки и выходную обмотку 20, датчик 16 перегрузки содержит резистор 2, диодную цепь 22 размагничи- вани  и вьтр мительный диод 23.

Ультразвуковой генератор работает следующим образом.

Полный цикл исходного состо ни  (фиг.2) состоит из четырех временных интервалов: пеового (t,- t), второуровню

на втором временном ин25

го (tj- tg), третьего

(tj- tj и

четвертого (t-,- t.). Изменение длительности импульса tn ЗГ 9 (фиг.2а) приводит к изменению выходной мощности ультразвукового генератора. Первый 10 и второй 11 двухвходовые коммутаторы тока с помощью выходного сигнала согласующего трансформатора 12 и первого 13 и второго 14 источ НИКОВ смещени  формируют сигналы уп-. равлени  первым 1 и вторым 2 силовыми транзисторными ключами (фиг.26,в). Первый силовой транзисторный размыкаетс  только на врем  t, остава сь замкнутьгм вторую часть периода , а второй силовой транзисторный ключ 2 замыкаетс  только на это врем , остава сь разомкнутым остальную часть периода. Логика их переключени  обеспечивает на первом временном интервале спад тока на нагрузке 8 ниже уровн  посто нной составл ющей i(j , приближение тока к

тервале, нарастание тока выше уровн  io на третьем интервале и приближе ние к значению i о на четвертом интервале (фиг.2д). При уменьшении тока нагрузки В в момент t,, например, возникает перегрузка. Ток к моменту t успевает достигнуть уровн  ip (фиг.2е). На первом временном интервале первый 1 и второй 2 силовые транзисторные ключи разомкнуты, поэтому ток успевает уменьшитьс  до нул  под действием разности напр жений источника 5 питани  и источника 6 подмагничивани . В момент исчезновени  тока в нагрузке В напр жение на ней равно нулю (не показан). На втором временном интервале замыкаетс  первый силовой транзисторный ключ 1 и ток успевает вырасти до уровн  ip (фиг.2д,е). На рассмотренных интервалах времени сопротивление нагруз« ки 8 в исходном состо нии и при перегрузке мало и практически не мен етс . Поэтому ток ig, равный отношению электродвижущей силы источника подмагничивани  к суммарному омическому сопротивлению контура: первый силовой транзисторный ключ 1, источник 6 подмагничивани , дроссель 7, нагрузка В и коммутирующий диод 4, практически не мен етс . Опасность нарушени  работоспособности возникает только на третьем интервале времени,когда замкнутыми оказываютс  первый 1 и второй 2 силовые транзисторные ключи. Ток в нагрузке В резко возрастает. Скорость его изменени  ограничиваетс  практически только дросселем 7. Но датчик 16 перегрузки прекращает его рост за счет выключени  первого .силового транзисторного ключа 1 в момент вре45 мени t и обеспечивает его двухпо- зиционную стабилизацию с гистерезисом d i (фиг.2е). Перва  1В и втора  19 входные обмотки трансформатора 15 тока и выходна  обмотка 20 имеют количество витков соответственно

30

35

40

50

W5,W,

W

и протекающие через

токи соответственно i

них

На

6 э г третьем интервале времени имеет место равенство

55

(1)

При ii ijp защита срабатывает, вызыва  замыкание управл емого трануровню

на втором временном инW5 ,W,

W

и протекающие через

токи соответственно i

них

На

6 э г третьем интервале времени имеет место равенство

(1)

При ii ijp защита срабатывает, вызыва  замыкание управл емого транзисторного ключа 17 и размыкание первого силового транзисторного ключа 1. К этому моменту уравнение (I) принимает вид

10 г

l,,Wj - l.,W

с -б

где 1 1 J, значени  соответствующих токов в этот МО- мент.

Ток 1,, замыка сь по цепи: втора входна  обмотка 19, коммутирующий диод 3, источник 6 подмагничивани , дроссель 7, нагрузка 8 и второй си- ловой транзисторный ключ 1 начинает уменьшатьс . Перва  входна  обмотка 18 отк;лочаетс , На ней наводитс  напр жение отпирающей дл  первого силового транзисторного клю- ча 1 пол рности, но по величине недостаточное дл  его замыкани . На интервале времени t4- ty трансформатор 15 тока описываетс  уравнением

IjW,

Управл емый транзисторный ключ 17 остаетс  замкнутым, ведь управ- л ющие им ампервитки возрастают на отключенную им самим величину igW. В момент времени tj ток i, уменьша-  сь, достигает значени  и управл емый транзисторный ключ 17 размыкаетс , обеспечива  включение первого силового транзисторного ключа 1 (фиг.2г, штрихпунктирна  крива ). К этому моменту уравнение (3) принимает вид ij.w, . . (4)

Введ  уравнение (4) в уравнение (2) удаетс  получить результат

1э1 31 Г i-p-Wgили

31

diw.

определ ющий гистерезис ультразвукового генератора. Начина  с момента времени t логика работы ультразву- ковго генератора повтор етс . Важна  роль в процессе передачи трансформатором 15 тока однопол рных импульсов тока во врем  (t j- t) принадлежит диодам, образующим цепь 22 размагни- чивани  и шунтирующим выходную обмотку w. На интервале (tj- t) они заперты и ток i1 через один выпр мителный диод 23 лшпь замыкаетс  по резис .

}о

15 20 25

35

зо 40

45

ьтору 21, либо потребл етс  базо- врй цепью управл емого транзисторного ключа 17. По окончании третьего временного интервала (tj- t) диоды диодной цепи 22 размагничивани  открываютс  энергией, накопленной трансформатором 15 тока во врем  передачи управл емого импульса дл  управл емого транзисторного ключа 17 и имитируют источник электродвижущей силы заданной числом диодов величины . Этот источник размагничивает сердечник трансформатора 15 тока. Врем  размагничивани  должно быть меньше паузы между информационными импульсами тока дл  управл емого транзисторного ключа 17. Мен   число диодов диодной цепи 22 размагничивани , можно вли ть на врем  размагничивани . Такое построение датчика I6 перегрузки обеспечивает передачу каждого импульса тока трансформатором 15 тока в услови х размагничивани  сердечника, т.е. без искажений.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой генератор, содержащий однотактный усилитель, который вьтолнен по схеме моста, в котором первое и второе противололожные плечи содержат соответственно первый и второй силовые транзисторные ключи, а каждое из двух других противополож-. ных плеч содержит коммутирующий диод, регулируемый по частоте и скважности задающий генератор, первый и второй двухвходовые коммутаторы тока, первый и второй источники смещени , при этом одна диагональ моста подключена к источнику питани , в другую диагональ моста включены последовательно соединенные источник подмагничивани , дроссель и нагрузка, котора  выполнена в виде магнитострик- ционного преобразовател , первые входы первого и .второго двухвходо- вых коммутаторов тока через соответственно первую и вторуюхвторичные противофазные обмотки сог- Умщего трансформатора подключен к выходу регулируемого по частоте и скважности задающего генератора, вторые входы первого и второго двухвходо- вых коммутаторов тока подключены к выходу соответственно первого и второго источников смещени , выход вто .to tj

   t2

   3 tiftfte tj ts Фиг. 2